航天器GN 26C系统功能行为建模与仿真平台研究

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1、第27卷第9期计算机仿真2010年9月文章编号：1006-9348(2010)09—0070-05航天器GN&C系统功能行为建模与仿真平台研究黄涣，杨乐平，朱彦伟(国防科学技术大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073)摘要：在航天器近距离相对运动任务规划的研究中，为了实现验证对航天器制导、导航与控制(GN&C)系统的功能行为建模方法与仿真平台进行了研究。在分析了航天器GN&C系统的功能结构以及各子系统之间的状态约束，建立其功能行为模型的基础上，根据MVC(Model—View—Controller)设计模式搭建平台框架，综合利用Java／MATLAB／VC++，集成系统模型

2、算法，驱动任务指令生成与调度，设计跨平台数据传输机制，完成仿真平台开发。系统仿真平台灵活开放，支持任务设计、规划功能，可实现飞行方案的仿真推演。关键词：导航与控制；功能行为模型；仿真平台；相对飞行任务中图分类号：TP391．9文献标识码：BResearchonFunction—．BehaviorModelingandSimulationPlatformofSpacecraftGN＆CSystemHUANGHuan，YANGLe—ping，ZHUYan—wei(CollegeofAerospaceandMaterialEngineering，NationalUniversityo

3、fDefenseTechnology，ChangshaHunan410073，China)ABSTRACT：Thispaperresearchesthefunction—behaviormodelingmethodandthesimulationplatformofspace-craftguidance，navigationandcontrol(GN&C)systemwithbackgroundofspacecraftproximityrelativemotionmis·sionplanning．First，thefunctional—behavioralmodelofspac

4、ecraftGN&Csystemispresentedbasedonanalyzingthefunctionalstructureandstateconstraintsbetweensubsystems．ThesimulationplatformisdevelopedbyJava／MAT-LAB／VC++synthetically，afterintegratingsystemmodelsandalgorithms，generatingandschedulingmissionin·structions。designingdatatransmissionmechanismbetwe

5、endifferentplatforms，whoseframeworkisbuiltaccordingtoMVC(Model—View—Controller)designpattern．Thissystemsimulationplatformisflexibleandextendable，itsup-portsmissiondesignandplanning，andcanimplementsimulationgamingofflyingscheme．KEYWORDS：GN&C；Functional—behavioralmodel；Simulationplatform；Relat

6、iveflyingmissionl引言随着航天器自主接近、交会抓捕成为新的空间任务运行模式，航天器近距离相对飞行任务呈现出问题变化更多样、约束条件更复杂的特点，任务规划已经成为航天器近距离相对飞行的关键技术。航天器任务规划方案的合理性、正确性直接关系到飞行任务的效果，必须对其进行仿真验证，以确保方案的可靠性，为规划方案的优选优化奠定基础。基于上述目的，设计开发面向飞行任务的，具备任务设计、规划与推演功能的系统仿真平台。系统仿真平台涉及多个领域，可从不同角度加以研究：Li—niZhou【lo等重点关注仿真平台的面向对象性，K．Krish．基金项目：国家部委级基金资助收稿日期：20

7、09—06—02惨回日期：2009—08—06—70—naKumar【2’等对仿真平台进行了模块化实现。由于系统模型是仿真平台设计开发的基础，因此可从系统建模方法的层面去改进仿真平台设计。按照传统建模方法，需要对所有子系统分别建立动力学模型，在同一仿真粒度下实现全部细节，这为后期任务仿真带来极大的计算负担，更增大了面向不同任务配置的系统仿真实现的复杂度；对于任务规划而言，主要关注信息获取过程与控制指令的响应过程，需要体现出飞行任务的执行流程，因此采用功能行为建模方法建立系统模型。区别于传统建